常层函子保极限

命题:常(预)层函子 Δ\Delta 保所有极限

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又称常层函子保极限·Exercise 3.49

陈述

设 C\mathcal{C} 是 site,Δ:Set→C^\Delta : \mathbf{Set} \to \widehat{\mathcal{C}} 把集合 EE 送到常预层,(−)‾\underline{(-)} 表示对应的常层。则:

  1. 若 E=lim←⁡iEiE = \varprojlim_{i} E_{i} 是集合里的极限,则 ΔE=lim←⁡iΔEi\Delta E = \varprojlim_{i}\Delta E_{i};
  2. 同样地 E‾=lim←⁡iEi‾\underline{E} = \varprojlim_{i}\underline{E_{i}} —— 常层函子也保极限。

说明

证明。 1. 预层范畴里的极限与余极限是逐点计算的:(lim←⁡ΔEi)(X)=lim←⁡(ΔEi)(X)=lim←⁡Ei=E=(ΔE)(X)(\varprojlim \Delta E_{i})(X) = \varprojlim (\Delta E_{i})(X) = \varprojlim E_{i} = E = (\Delta E)(X),且这在 XX 上自然(转移映射都是恒等)✓。于是 ΔE=lim←⁡ΔEi\Delta E = \varprojlim \Delta E_{i} ✓。 2. 常层函子可以写成 E‾=a(ΔE)\underline{E} = a(\Delta E)(aa 是层化)。而 Δ\Delta 还有一条更本质的刻画:它有一个左伴随,就是整体截面函子

Γ:T⟶Set,Γ(F)=Hom⁡(1,F)=F(∗)\Gamma : \mathcal{T} \longrightarrow \mathbf{Set}, \qquad \Gamma(F) = \operatorname{Hom}(1, F) = F(*)

(11 是终对象)✓ —— 因为 Hom⁡T(1,ΔE)=E\operatorname{Hom}_{\mathcal{T}}(1, \Delta E) = E 给出自然双射 Γ⊣Δ\Gamma \dashv \Delta ✓。右伴随保极限,所以 Δ\Delta 保一切极限;再由「层范畴中的极限与预层范畴中的极限一致」(层范畴中的极限逐点算,层化在极限上是恒等)得 E‾=lim←⁡Ei‾\underline{E} = \varprojlim\underline{E_{i}} ✓。∎

⭐ 一句话:「常」这个操作是右伴随,所以它把集合里的极限原样搬到层里。 后面把 E=lim→⁡EiE = \varinjlim E_{i}、E×SE \times S 这类构造搬进凝聚态世界时,用的就是这条。

谁指向它(入边)

定义引用 2

参考

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